【摘要】：麥胚蛋白作為面粉加工中的副產(chǎn)物而未被充分利用,本文旨在通過超聲波預處理制備麥胚蛋白ACE抑制肽,以提高其附加值。研究了不同模式超聲波處理后,麥胚蛋白溶解度、紫外光譜、熒光光譜和巰基、二硫鍵含量等的變化,探尋經(jīng)超聲波處理后蛋白被酶解生成高活性ACE抑制肽的原因；通過紅外光譜定量分析蛋白二級結(jié)構(gòu)含量的變化,建立酶解液ACE抑制率與二級結(jié)構(gòu)相對含量之間的關系；通過測定超聲波處理后反應熱動力學參數(shù),證明超聲波預處理對麥胚蛋白結(jié)構(gòu)的變化促使酶解反應易于進行；對聚能式超聲預處理麥胚蛋白的酶解工藝進行了優(yōu)化,并通過建立酶膜耦合系統(tǒng)進行生產(chǎn)制備,提高蛋白轉(zhuǎn)化率并延長持續(xù)工作時間；最后,對制備得到的麥胚ACE抑制肽進行體外穩(wěn)定性試驗以及動物體內(nèi)試驗,驗證所得產(chǎn)物具有良好的體外穩(wěn)定和體內(nèi)降壓效果。主要研究結(jié)論如下： (1)麥胚分離蛋白具有良好的溶解性,經(jīng)過聚能探頭式超聲波和平板式超聲波處理后,在絕大部分參數(shù)處理下其溶解度有不同程度降低,因而蛋白的可降解性與其溶解度之間可能并無直接關系。 (2)麥胚蛋白紫外、熒光發(fā)射光譜的變化表明超聲波改變了蛋白的結(jié)構(gòu),而處理后普遍表現(xiàn)出熒光猝滅現(xiàn)象,說明超聲波使麥胚蛋白多肽鏈發(fā)生了不同程度的伸展；麥胚蛋白ANS熒光光譜的變化,證明超聲波引起蛋白內(nèi)部疏水性氨基酸外露；蛋白分子中二硫鍵含量的減少和巰基含量的增加,表明超聲作用促使麥胚蛋白多肽鏈伸展,有利于麥胚蛋白內(nèi)部疏水性基團與酶的接觸,從而產(chǎn)生高活性的ACE抑制肽,并且當二硫鍵與巰基含量變化較大時,酶解液的ACE抑制率較高。 (3)通過比較分析超聲波處理后麥胚蛋白的FT-IR,發(fā)現(xiàn)其二級結(jié)構(gòu)相對含量發(fā)生不同方向變化。超聲波作用使p-折疊相對含量降低而p-轉(zhuǎn)角相對含量增加,表明麥胚蛋白結(jié)構(gòu)在超聲波作用下由緊密變的疏松,從而有利于酶解釋放出更多高活性的ACE抑制肽；而α-螺旋結(jié)構(gòu)的相對含量變化與酶解液的抑制效果呈負相關,無規(guī)則卷曲則因自身結(jié)構(gòu)特性而保持相對穩(wěn)定。 (4)聚能探頭式超聲波和平板式超聲波預處理后,并不能引起麥胚蛋白水解度的改變,但在不同程度上改變酶解液的ACE抑制率。聚能探頭式超聲波處理麥胚蛋白后,其酶解液的抑制率均得到提高,特別是當超聲功率為600W時,酶解液的ACE抑制率為69.44%,與未經(jīng)超聲處理的對照組相比,抑制活性提高了1.95倍。而平板式超聲波處理后,對酶解液ACE抑制率影響復雜：對單板超聲波預處理,在較低的頻率下(≤30kHz),固定超聲頻率有利于超聲作用后酶解液抑制率的提高,而在較高的頻率(≥40kHz)時,掃頻則更有利于麥胚蛋白酶解液釋放出更多的ACE抑制肽；雙板在固定頻率組合為24kHz和68kHz時,其酶解液的ACE抑制率最高為65.5%,比未超聲對照組相比提高了1.57倍,接近于聚能探頭式超聲處理時的效果。而雙板在掃頻時,不僅抑制活性相對較低并且出現(xiàn)酶解液抑制活性降低的現(xiàn)象。因此對于雙板超聲波固定雙板的頻率更有利于麥胚蛋白高活性ACE抑制肽的釋放。 (5)超聲波預處理影響麥胚蛋白的酶解熱力學參數(shù)。聚能探頭式超聲波和雙板定頻式超聲波分別使麥胚蛋白的Ea從34.26 kJ/mol降到10.76、和12.86 kJ/mol;使△H從31.70 kJ/mol降到8.21和10.31 kJ/mol;使AS從-209.9 J/mol-K降到-281.92和-275.36 J/mol-K;使△G從96.38 kJ/mol降到95.08和95.16 kJ/mol。因此,兩種超聲波預處理均有利于麥胚蛋白酶解催化反應的進行,使酶解反應更容易,且聚能式超聲更能降低麥胚蛋白酶解反應所需要的能量,更有利于促進蛋白酶解反應的進行。 (6)基于單因素試驗的基礎,用響應面試驗設計的方法對聚能式超聲波處理后麥胚蛋白的酶解工藝進行優(yōu)化,最終確定最優(yōu)條件為：底物質(zhì)量濃度為1.2%、加酶量[E/S]為2.2%和酶解時間為88min。該條件下酶解液IC50值為0.72mg/ml (7)選用5kDa的膜器進行酶膜耦合制備麥胚ACE抑制肽研究,通過連續(xù)補料試驗,發(fā)現(xiàn)此酶膜反應器的制備ACE抑制肽的底物蛋白的轉(zhuǎn)化率為55.3%,較傳統(tǒng)提高36.17%,IC50值為0.50mg/ml,降低了30.6%。 (8)麥胚ACE抑制肽性能試驗研究表明,麥胚ACE抑制肽具有較好的酸、熱穩(wěn)定性和抗腸道酶消化能力,并對SHR具有明顯的降血壓作用。但在生產(chǎn)及貯藏過程中應盡量避免暴露于高溫及強堿條件。
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【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TS201.2

【參考文獻】

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本文編號：2471075